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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Grundeinheit gemäß Oberbegriff Patentanspruch
1 sowie auf einen Fertigungs- und Montageautomaten mit einer solchen
Grundeinheit gemäß Oberbegriff
Patentanspruch 9.
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Bekannt
sind Fertigungs- und Montageautomaten, bestehend aus einer Grundeinheit,
die an einem Maschinengestell einen um eine vertikale Maschinenachse
getaktet angetriebenen Drehtisch besitzt, an dem in vorgegebenen
Winkelabständen,
die einem Takt- oder Drehschritt entsprechen, Aufnahmen vorgesehen
sind. Mit dem Drehtisch werden die Aufnahmen an Arbeitspositionen
bzw. an dort vorgesehenen Arbeitsstationen vorbei bewegt bzw. positioniert.
Die Arbeitsstationen weisen die dem jeweiligen Arbeits- und Montageschritt
zugeordneten Funktionselemente bzw. Werkzeuge, Einleger, Zuführungen,
Messeinrichtungen usw. auf.
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Speziell
an Arbeitsstationen, an denen in der Stillstandsphase der Drehbewegung über eine
Zuführung
zugeführte
Bauelemente oder Bauteile in die Aufnahmen oder in dort bereits
vormontierte Baugruppen eingesetzt werden, sind relativ aufwendige Bewegungen
für das
Holen und Einsetzen der Bauelemente notwendig, wobei diese Bewegungen
auch relativ viel Zeit in Anspruch nehmen, was dann u. a. zu einer
hohen Taktdauer, zumindest aber zu einer Begrenzung der Leistung
eines Fertigungs- und Montageautomaten
führt.
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Bekannt
ist eine als Fertigungs- oder Drehautomat ausgebildete Vorrichtung
(
DE 195 29 071 C2 ),
die zur Front- und Rückseitenbearbeitung
von Werkstücken
dient und u.a. aus einer Grundeinheit mit einem an einem Maschinengestell
um eine vertikale Maschinenachse getaktet angetriebenen Drehtisch
besteht. An dem Drehtisch dieser Vorrichtung sind um 90° um die vertikale
Maschinenachse versetzt vier jeweils durch einen eigenen Spindelmotor angetriebene
und durch einen eigenen Antrieb zustellbare, d. h. radial nach außen und
innen bewegbare Aufnahmen vorgesehen sind.
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Diese
bekannte Vorrichtung ist für
einen ganz bestimmten Zweck, nämlich
für die
Bearbeitung von Werkstücken
durch Drehen bestimmt und geeignet, nicht aber als Montageautomat
zum maschinellen Montieren von Werkstücken aus an Arbeitspositionen
zugeführten
Bauteilen.
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Aufgabe
der Erfindung es, eine Grundeinheit für Fertigungs- oder Montageautomaten
aufzuzeigen, die bei vereinfachter konstruktiver Ausbildung eine
verbesserte Leistung ermöglicht.
Zur Lösung dieser
Aufgabe ist eine Grundeinheit entsprechend dem Patentanspruch 1
ausgebildet. Ein Fertigungs- und Montageautomat ist entsprechend
dem Patentanspruch 9 ausgeführt.
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Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel
erläutert.
Es zeigen:
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1 und 2 in
vereinfachter Darstellung und in Draufsicht den Drehtisch eines
Fertigungs- oder Montageautomaten, mit einer Vielzahl von am Umfang
des Drehtisches angeordneten Aufnahmen, bei eingefahrenen Aufnahmen
(1) bzw. bei ausgefahrenen Aufnahmen (2);
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3–6 jeweils
in vereinfachter Darstellung und im Teilschnitt den Drehtisch, zusammen
mit einer Aufnahme und einem an einer Arbeitsstation des Automaten
vorgesehenen Funktionselementes in Form eines Einlegers in unterschiedlichen
Stellungen.
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In
den Figuren ist 1 allgemein eine Grundeinheit eines Fertigungs-
und Montageautomaten, der u. a. einen um eine vertikale Maschinenachse
getaktet, beispielsweise in Richtung des Pfeils A der 1 umlaufend
angetriebenen Drehtisch 2 aufweist, der bei der dargestellten
Ausführung
kreisringartig ausgebildet ist und an einem in den Figuren allgemein mit 3 bezeichneten
Maschinengestell drehbar gelagert ist. Der Antrieb des Drehtisches 2 erfolgt über eine
zentrale Antriebseinheit und beispielsweise über ein Maltesergetriebe, und
zwar derart, daß der
Drehtisch 2 in jedem Arbeitstakt um einen der Teilung des Drehtisches
entsprechenden Winkelbetrag weiterbewegt wird, wobei zwischen zwei
zeitlich aufeinander folgenden Dreh- oder Bewegungsschritten jeweils eine
Stillstandsphase vorgesehen ist.
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Am
Umfang 2.1 des Drehtisches 2 sind mehrere Aufnahmen 4 vorgesehen,
und zwar derart, daß diese
Aufnahmen radial zur vertikalen Maschinenachse aus einer eingefahrenen
Position (1, 3, 4 und 5),
in der sich die Aufnahmen bei der dargestellten Ausführungsform
innerhalb der Umfangslinie bzw. des Umfangs 2.1 des Drehtisches 2 befinden,
in eine ausgefahrene Position gesteuert bewegt werden können (2 und 6),
in der die Aufnahmen 4 über
den Umfang 2.1 des Drehtisches 2 vorstehen. Für diese
radiale Hubbewegung, die in den Figuren mit dem Doppelpfeil B angedeutet
ist, ist jede Aufnahme 4 mit einer geeigneten Führung, beispielsweise
Kugelführung
am Drehtisch 2 radial geführt. An ihrer radial innen
liegenden Seite ist jede Aufnahme 4 weiterhin mit einem
Führungsstück versehen,
welches bei der dargestellten Ausführungsform von einer Führungsrolle 5 gebildet
ist, die um eine Achse parallel zur vertikalen Maschinenachse frei
drehbar vorgesehen ist. Für
diese Führungsrollen 5 ist
an einem ortsfesten, mit dem Drehtisch 2 nicht mitdrehenden
Tischelement 6 des Maschinengestells 3 eine die
vertikale Maschinenachse konzentrisch umschließende ringförmige Führung 7 vorgesehen. Das
ortsfeste Tischelement 6 besteht bei der dargestellten
Ausführung
aus zwei in Richtung der vertikalen Maschinenachse gegen einander
versetzten und in Ebenen senkrecht zu dieser Maschinenachse angeordneten
Elementen 6.1 und 6.2.
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Die
Führung 7 ist
von mehreren, in Drehrichtung A jeweils abwechselnd aufeinander
folgenden Segmenten 7.1 und 7.2 gebildet. Die
Segmente 7.1 sind fest am Maschinengestell 3,
d. h. bei der dargestellten Ausführungsform
an der Oberseite des unteren Elementes 6.2 des ortsfesten
Tischelements 6 befestigt. Die Segmente 7.2, die
jeweils an einer Arbeitsposition 9, d. h. dort vorgesehen
sind, wo sich die Aufnahmen 4 in der Stillstandsphase der
Drehbewegung des Drehtisches 2 befinden, sind durch einen
Hilfsantrieb 8 radial zur vertikalen Maschinenachse bewegbar,
und zwar entsprechend dem jeweiligen Hub B aus der eingefahrenen
Ausgangsposition in die ausgefahrene Position.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
ist der Antrieb 8 von einer Vielzahl von Schiebern 10 gebildet,
die radial zur vertikalen Maschinenachse verschiebbar an dem Maschinengestell 3 oder
an einem Führungselement
dieses Maschinengestells vorgesehen sind, und zwar für jede Arbeitsposition 9 ein derartiger
Schieber 10. Jeder Schieber ist über eine in ihrer Länge einstellbare
Zug- und Schubstange 11 mit einer Steuerscheibe 12 verbunden,
die mit ihrer Achse achsgleich mit der vertikalen Maschinenachse schwenkbar
am Maschinengestell 3 oder an einem geeigneten Lager befestigt
ist und die durch einen Antrieb 13 gesteuert um die Maschinenachse
oszillierend geschwenkt werden kann, wie dies in den Figuren mit
dem Doppelpfeil C angedeutet ist. Der Antrieb 13, der synchron
mit der Umlaufbewegung A des Drehtisches 2 gesteuert ist,
besteht bei der dargestellten Ausführungsform aus einem Zylinder,
der über
einen Schwenkhebel 14 auf die Steuerscheibe 12 einwirkt.
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Jede
Stange 11 ist mit einem Ende an dem zugehörigen Schieber 10 und
mit ihrem anderen Ende im Bereich des Außenumfangs der Steuerscheibe 12 angelenkt,
so dass beim Hin- und Herbewegen der Steuerscheibe 12 sämtliche
Schieber 10 und zusammen mit diesen die an den Arbeitspositionen 9 befindlichen
Aufnahmen 4 entsprechend der Hubbewegung B radial nach
außen
und wieder radial nach innen bewegt werden. Die Segmente 7.2 der Führung 7 sind
jeweils an einem Schieber 10 vorgesehen.
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An
jeder Arbeitsposition 9 sind die für die Durchführung des
dortigen Fertigungs- oder Montageschrittes notwendigen Funktionselemente
vorgesehen. Die 3–6 zeigen
als Beispiel eine Arbeitsposition 9, bei der ein Bauteil 15 in
die jeweilige an diese Arbeitsposition bewegte Aufnahme 4 bzw.
in das an dieser Aufnahme gebildete Nest 4.1 eingesetzt
wird.
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Hierfür ist an
der Arbeitsposition 9 ein von einem Vakuumhalter 16 und
einem Antrieb 17 für
eine vertikale Hubbewegung gebildeter Einleger 18 vorgesehen,
der mit einer Zuführung 19 für die Bauteile 15 mit
Abnahmeposition 19.1 zusammenwirkt. Diese Zuführung 19 ist
als Schwingtopf dargestellt, kann aber auch jede andere Art einer
Zuführung
sein.
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Der
Einleger 18 ist an dem ortsfesten Tischelement 6 des
Maschinengestells 3 bzw. an der Oberseite des Elementes 6.1 befestigt,
und zwar derart, dass in der Grundstellung oder obersten Hubstellung
des Antriebes 17 (3) sich
der Vakuumhalter 16 oberhalb der Ebene der Aufnahmen 4 und
die Abnahmeposition 19.1 der Zuführung 19 sich unterhalb der
Ebene dieser Aufnahmen befinden.
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Die 3–6 erläutern das
Einlegen eines Bauteils 15 von der Zuführung 19 in die Aufnahme 4 bzw.
in das dortige Nest.
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Zum
Holen eines Bauteils 15 wird bei in ihrer Grundposition
befindlichen Aufnahmen 4 der Halter oder Greifer 16 mit
dem Antrieb 17 aus der Ausgangs- oder Grundposition (3)
in eine Abnahmeposition 19.1 bewegt, und zwar seitlich
am Umfang 2.1 des Drehtisches vorbei (4).
Das an der Abnahmeposition 19.1 bereit stehende Bauelement 15 wird
erfasst und mit dem Halter 16 nach oben bewegt, und zwar
beispielsweise in eine Position, die der Grundposition entspricht
(5). Anschließend werden
durch den Antrieb 8 die Aufnahmen 4 radial nach
außen
bewegt, so dass sich dann bei der in den 3 – 6 dargestellten
Arbeitsposition 9 das Nest 4.1 in vertikaler Richtung
unterhalb des Halters 16 befindet und das Bauteil 15 somit
durch nach unten Bewegen des Halters 16 in das Nest 4.1 eingesetzt
werden kann. Die Bewegungen des Halters 16 aus der Ausgangs-
und Grundposition (3) an die Abnahmeposition 19.1 (4)
und das Zurückbewegen
an die Position oberhalb der Ebene der Aufnahmen 4 (5)
kann während
der Drehbewegung des Drehtisches 2 erfolgen. Auch das Ausfahren
der Aufnahmen 4 aus ihrer Grundposition radial nach außen kann
noch während
der Drehbewegung des Drehtisches erfolgen, sobald der Halter 16 die
Position der 5 erreicht hat, so dass lediglich
das Einlegen des Bauteils 15 in das Nest 4.1 in
der Stillstandsphase des Drehtisches 2 erfolgen muss.
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Hierdurch
ist es möglich,
die gesamte Zeitdauer eines Arbeitstaktes für einen Arbeitsvorgang optimal
zu nutzen und diesen Arbeitsvorgang, beispielsweise das Holen und
Ablegen eines Bauteils 15 in einem einzigen Arbeitstakt
abzuschließen.
Weiterhin ist es möglich,
die Stillstandsphase der Drehbewegung des Drehtisches voll oder
nahezu vollständig für das Einsetzen
des Bauteils 15 in die Aufnahme 4 zu nutzen, so
dass insbesondere auch für
aufwendigere Montageschritte eine relativ lange Zeit zur Verfügung steht.
Durch die beschriebene Ausbildung ist es daher möglich, bei vorgegebener Drehgeschwindigkeit
des Drehtisches 2 die Leistung eines Fertigungs- und Montageautomaten
wesentlich zu steigern.
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Die
Aufnahmen 4 weisen durch die Führung 7 jeweils eine
exakte Position auf. Der Antrieb 8 ist hierfür synchron
mit der Drehbewegung des Drehtisches 2 derart gesteuert,
dass die Aufnahmen 4 in der Stillstandsphase, d. h. bei
Erreichen der Arbeitspositionen 9 aus ihrer Grundposition
nach außen
bewegt und in diese Grundposition auch wieder zurückbewegt
sind, bevor der nächste
Drehschritt des Drehtisches erfolgt. Dadurch, dass der Antrieb 8 ebenso wie
die weiteren Funktionselemente jeder Arbeitsposition 9 an
dieser ortsfest vorgesehen ist, ist an jeder Arbeitsposition 9 eine
Justierung der Aufnahme 4 in Bezug auf die dortigen Funktionselemente
(z. B. Einleger 18 und Zuführung 19) relativ
einfach möglich, da
letztlich an jeder Arbeitsstation nur eine Justierung der ausgefahrenen
Stellung des Schiebers 10 relativ zu den dortigen Funktionselementen
erfolgt und nicht etwa eine für
sämtliche
Arbeitspositionen 9 passende Einstellung an den Aufnahmen 4.
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Weiterhin
ist es auch möglich,
an einzelnen Arbeitsstationen einen von den übrigen Arbeitsstationen unterschiedlichen
Hub B vorzusehen, und zwar derart, daß an dieser Arbeitsstation
die jeweilige Aufnahme 4 aus der für alle Aufnahmen gleichen Grundposition
weiter oder weniger weit nach außen bewegt wird, um so beispielsweise
auf einem auf der Aufnahme 4 bereits vorhandenen Bauteil 15 an
einer bestimmten Position weitere Bauteile 15 zu montieren oder
aber um ein auf der Aufnahme 4 vorhandenes Bauteil 15 auf
diese Aufnahme umzusetzen usw.
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Bei
der beschriebenen Ausbildung des Antriebes 8 wird dieser
unterschiedliche Hub beispielsweise dadurch erreicht, dass an der
betreffenden Arbeitsposition 9 der Anlenkpunkt der Stange 11 an
der Steuerscheibe 12 einen entsprechend größeren oder kleineren
Abstand von der Schwenkachse dieser Steuerscheibe 12 aufweist.
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- 1
- Grundeinheit
eines Fertigungs- oder Montageautomaten
- 2
- Drehtisch
- 2.1
- Drehtischumfang
- 3
- Maschinengestell
- 4
- Aufnahme
- 4.1
- Nest
- 5
- Führungsrolle
- 6
- ortsfestes
Tischelement
- 7
- Führung
- 7.1,
7.2
- Führungsabschnitt
oder Segment
- 8
- Antrieb
- 9
- Arbeitsposition
- 10
- Schieber
- 11
- Stange
- 12
- Steuerscheibe
- 13
- Antriebselement
- 14
- Schwenkhebel
- 15
- Bauteil
- 16
- Greifer
oder Halter
- 17
- Antrieb
- 18
- Einleger
- 19
- Zuführung für die Bauteile 15
- 19.1
- Abnahmeposition
- A
- Drehrichtung
der getakteten Bewegung des Drehtisches
- B
- Hub
der Aufnahmen
- C
- Schwenkbewegung
der Steuerscheibe